optimasi komposisi emulgator formula emulsi air dalam

Journal of Pharmaceutical Science and Clinical Research, 2017, 02, 78-89

Optimasi Komposisi Emulgator Formula Emulsi Air

Dalam Minyak Jus Buah Stroberi (Fragaria vesca L.)

dengan Metode Simplex Lattice Design

Optimization Emulgator Composition Of Water In Oil

Emulsion Of Strawberry Fruits (Fragaria vesca L.) Based

On

Simplex Lattice Design Method

Dian Eka Ermawati

1*, Suwaldi Martodihardjo

1, and T.N.Saifullah Sulaiman

1

1 Prodi Farmasi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNS, Surakarta

2 Bagian Farmasetika, Fakultas Farmasi UGM, Yogyakarta

3 Bagian Farmasetika, Fakultas Farmasi UGM, Yogyakarta

*email korespondensi: [email protected]

Abstrak: Kadar antosianin dan flavonoid dalam buah stroberi (Fragaria vesca L.) selama

proses perlakukan akan mengalami penurunan. Sehingga dibutuhkan formulasi yang tepat

untuk dapat menstabilkan kandungan antioksidan buah stroberi. Sediaan emulsi a/m

menggunakan emulgator antara lain span 80, croduret 50 ss, dan propilen glikol yang dapat

menghasilkan sediaan dengan stabilitas fisik yang baik dan mampu menstabilkan

kandungan antioksidan dalam buah stroberi. Metode optimasi yang digunakan adalah

Simplex Lattice Design dengan bantuan software Design Expert® 7.1.5. Batas atas dan

batas bawah masing-masing komponen yaitu 1:1:1. Proporsi komposisi optimum span 80,

croduret 50 ss, dan propilen glikol sediaan emulsi a/m buah stroberi berdasarkan SLD dari

parameter stabilitas fisik : viskositas, rasio pemisahan (F), dan diameter globul emulsi

adalah 2% : 4% : 2%. Hasil respon viskositas sebesar -0.85 log P.as, diameter globul

emulsi 1.59 μm dan rasio pemisahan 0.99 cm. Nilai prediksi SLD untuk viskositas sebesar

-0.56 log P.as, diameter globul emulsi 3.26 μm dan rasio pemisahan 0.97, tidak terdapat

perbedaan yang signifikan antara hasil observasi dengan prediksi.. Kadar flavonoid sebesar

23.30% b/v dan antosianin 13.23% b/v. Kadar flavonoid dan antosianin formula optimum

emulsi a/m buah stroberi sebesar 20.00% b/v dan 11.67% b/v. Komposisi optimum

emulgator mampu menstabilkan kandungan antioksidan buah stroberi karena penurunan

kadar antioksidan menjadi ± 14% setelah proses perlakuan.

Kata kunci : emulgator, emulsi a/m, simplex lattice design, antioksidan, buah stroberi

Journal of Pharmaceutical Science and Clinical Research, 2017, 02 79

Abstract: Concentration of anthocyanins and flavonoids in strawberry (Fragaria vesca L.)

would decline during process. Therefore, an optimum formulation is necessary to stabilize

antioxidant capacity. Emulsion consists of water and oil components were not mixed with

each other, thus requiring emulgator to create a system that was homogeneous and stable

especially the concentration of antioxidant compunds in strawberry fruits. An emulsion

water and oil used emulgator span 80, croduret 50 ss, and propylene glycol is able to

produce an optimum formula of water/oil emulsion with good physical stability and

stabilize the antioxidants ingredient. The optimization with Simplex Lattice Design method

using Design Expert® software 7.1.5. Low limit and upper limit each components of

emulgator were 1:1:1. Water/oil emulsion of strawberry fruits that use combination of 2%

Span80, 4% croduret 50 ss, and 2% propylene glycol produced a physically stable

emulsion with the observation results had no significant difference to the prediction results

of Simplex Lattice Design (p-value > 0.05). The observation results of viscosity value was -

0.85 log P.as, 1.59 μm diameter of emulsion globule, and 0.99 cm of separation ratio (F).

The prediction value by SLD were -0.56 log P.as of viscosity, diameter of emulsion

globule of 3.26 μm and 0.97 cm of separation ratio (F). Strawberry fruits contains 23.3% of

flavonoid, and 13.23% of anthocyanin. The optimum formula had 20% of flavonoids and

11.67% of anthocyanin. Combination of emulgator can stable the antioxidant compound of

strawberry fruits into water/oil emulsion formula. The antioxidant compounds in optimum

formula decreased just ± 14% after formulation process.

Keywords : emulgator, water/oil emulsion, SLD, antioksidant, strawberry fruits

1. Pendahuluan

Buah stroberi terkenal karena warnanya yang menarik, rasanya lezat, beraroma

sedap, serta banyak mengandung nutrisi yang bermanfaat bagi kesehatan. Warna merah

buah stroberi dikarenakan dua tipe zat warna antosianin, yang juga merupakan sumber

antioksidan, yaitu pelargonidin-3-O-glucoside adalah pigmen warna merah cerah dan

cyanidin adalah pigmen warna merah tua (Gössinger dkk., 2009). Kandungan total

antosianin dalam buah stroberi antara 200-600 mg/kg, pelargonidin-3-O-glucoside sebagai

glikon sekitar 77-90% diikuti pelargonidin-3-rut 6-11% sebagai aglikon dan cyanidin-3-

glucoside sebagai glikon 3-10% (da Silva dkk., 2007). Kandungan aktif antosianin dan

kuersetin dalam buah stroberi selama proses perlakuan, jumlahnya akan mengalami

penurunan masing-masing 53% untuk kandungan pelargonidin3-O-glucoside (Bursać

Kovačević dkk., 2009) dan 40% untuk kandungan flavonoid kuersetin (Häkkinen dkk.,

2000). Antosianin jus buah stroberi yang merupakan antioksidan, memiliki stabilitas dan

daya penetrasi ke dalam kulit yang rendah. Bentuk sediaan topikal, akan memberikan efek

optimal apabila zat aktif mampu lepas dari pembawanya, kemudian kemampuan dalam

menembus lapisan kulit sampai ke target aksinya.

Emulsi dalam sediaan kosmetik dapat mengontrol pelepasan dan mengoptimalkan

penyebaran komponen aktif sediaan kosmetik terutama transpor komponen hidrofilik

sampai ke lapisan kulit terdalam, sehingga meningkatkan efek bioaktif dari sediaan

kosmetik (Ali dkk., 2012). Tipe emulsi yang dipilih sebagai sistem pembawa adalah emulsi

a/m (air/minyak). Sediaan emulsi a/m yang stabil membutuhkan emulgator yang tepat, agar

dapat menyatukan komponen air dan minyak. Emulgator yang biasa digunakan adalah span


80, cremofor, dan propilen glikol karena memiliki fungsi tidak hanya sebagai emulgator,

namun juga sebagai humektan, emollient serta co solven (Rowe dkk., 2013). Penelitian ini

bertujuan untuk mendapatkan komposisi optimum dari tiga komponen emulgator yaitu :

span 80, croduret 50 dan propilen glikol menggunakan metode Simplex Lattice Design.

Simplex Lattice Design (SLD) merupakan suatu metode optimasi yang digunakan untuk

mendapatkan komponen formula dengan jumlah proporsi komposisi bahan dalam

campuran, sehingga didapatkan campuran komposisi bahan yang optimal hanya dengan

menggunakan beberapa perbandingan (Bolton dan Bon, 2003).

Peneliti belum menemukan penelitian mengenai optimasi komposisi tiga emulgator

dalam pembuatan sediaan emulsi jus buah stroberi. Hasil penelitian ini diharapkan

diperoleh komposisi optimum tiga jenis emulgator yaitu span 80, croduret 50, dan propilen

glikol sehingga diperoleh sediaan emulsi a/m yang stabil, dan dapat melindungi komponen

aktif antosianin dan flavonoid akibat pengaruh lingkungan.

2. Bahan dan Metode

2.1. Alat dan Bahan

Alat

Alat gelas, stirrer kecepatan 100-2000 rpm (Stuart Overhead Stirrer), neraca analit

(Sartorius BP 310P), mikropipet, pH meter (Hanna), pH-indicator strips (E.Merck),

hotplate, magnetic stirrer (Stuart CB162), spektrofotometer UV-VIS (Genesys 10 UV

Scanning), alat difusi tipe Franz (Pearmea Gear, dibuat oleh laboratorium proses material

Departemen Teknik Fisika ITB), Viskometer Brookfield cone and plate (DV-I Prime),

mikroskop digital (Olympus CX-41), sentrifuge kecepatan 600-6000 rpm (5804R), pipet

volume 1,0 mL (pyrex), climated chamber suhu 45°C, lemari pendingin (toshiba),

stopwatch (QQ), Moisture Ballance (Ohaus MB23, Germany), alat Freez-Drying (alpha

LD plus), membran selofan (Spectrapor membrane tubing MW cutoff 6000-8000), Blander

(National), alat-alat gelas (pyrex).

Bahan

Buah stroberi segar dipanen di desa Banyuroto, Kecamatan Sawangan, Magelang,

Jawa Tengah, Span 80 (Bratachem), Isopropil miristat kualitas p.a (E.Merck), etanol 96%

p.a (E.Merck), aquadest, propilen glikol farmasetis (Bratachem), croduret 50 ss (CRODA),

HCl 0,1% (E.Merck), PEG-400 (Bratachem), polygel Ca (Bratachem), TEA (Bratachem),

Tween 80 (Bratachem), reagen DPPH (Sigma), baku kuersetin (sigma), KCl (E.Merck),

CH3COONa (E.Merck), Na2HPO4 (dinatrium fosfat) anhidrat (E.Merck), KH2PO4 (mono

kalium fosfat), HCl 37% p.a (E.Merck), kertas whattmann No.1, kertas saring, shed snake

skin (pemelihara ular, Yogyakarta), NaCl (E.Merck), Asam Benzoat (Bratachem), asam

sitrat (Bratachem).

2.2. Penyiapan sampel buah stroberi

Tanaman stroberi meliputi daun, tangkai, bunga, dan buah stroberi, dilakukan

identifikasi di Laboratorium Taksonomi Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada

Yogyakarta. Buah stroberi yang sudah matang, berwarna merah dipetik dan dicuci dengan

air mengalir. Buah stroberi yang sudah bersih, selanjutnya ditimbang seberat 2,0 kg


kemudian diblander dan disaring. Larutan jus buah stroberi tersebut dikeringkan dengan

metode freeze-drying hingga mudah untuk diremah (Departemen Kesehatan, 2009).

2.3. Deteksi Kandungan Aktif Buah Stroberi dengan Metode Spektrofotometri UV-Vis

2.3.1. Penetapak kadar flavonoid total

Larutan stok baku kuersetin I 25mg/25 mL diambil sejumlah 1,0 mL ad 50,0 mL

etanol 96% p.a (stok II). Larutan stok II diambil sejumlah 100,0 µL; 200,0 µL; 300,0 µL;

400,0 µL; dan 500 µL ke dalam labu takar 5,0 mL kemudian ditambahkan etanol 96% p.a.

untuk mendapatkan seri kadar. Seri larutan tersebut diukur absorbansinya dengan

spektrofotometer UV-VIS pada panjang gelombang maksimum flavonoid.

Larutan uji buah stroberi 500 mg/5,0 mL dalam etanol 96% p.a dilakukan

penggojogan selama 30 detik, selanjutnya larutan disaring. Filtrat buah stroberi diambil

sejumlah 1,0 mL ke dalam labu takar 50,0 mL dan ditambahkan etanol 96% p.a. Larutan

jus buah stroberi kemudian diukur absorbansinya dengan spektrofotometer UV-VIS pada

panjang gelombang maksimum kuersetin dengan menggunakan blanko larutan etanol 96%

p.a.

2.3.2. Penetapan kadar antosianin total

Buah stroberi ditimbang 1,0 gram dan dilarutkan dengan menggunakan campuran

larutan HCl 0,1%-etanol 96% p.a pada perbandingan 85%-15% (Tonutare dkk., 2014)

dalam labu takar 10,0 mL, kemudian disaring menggunakan kertas whatmann no.1.

Scanning dilakukan pada rentang panjang gelombang 200-700 nm untuk mengetahui

panjang gelombang maksimum.

Masing-masing sejumlah 1,0 mL dalam labu takar 50,0 mL dan ditambahkan dengan

larutan dapar KCl 0,025 M pH 1 dan dapar CH3COONa 0,4 M pH 4,5. Larutan selanjutnya

diukur absorbansinya pada panjang gelombang maksimal antosianin dan pada panjang

gelombang 700 nm. Kadar antosianin total dalam buah stroberi dihitung menggunakan

rumus (Tonutare dkk., 2014).

2.4. Optimasi formula emulsi air/minyak buah stroberi

Formula emulsi primer a/m yang tertera pada tabel 1, konsentrasi jus buah stroberi

yang sebagai komponen aktif adalah 1% dihitung terhadap bobot total sediaan yang dibuat.

Komponen emulgator yaitu span 80, croduret 50, dan propilen glikol adalah komponen

yang akan dilakukan optimasi dengan metode Simplex Lattice Design. Penentuan aras

tinggi dan aras rendah berdasarkan persentase penggunaan komponen emulgator pada

sediaan topikal (Rowe dkk., 2013), tersaji pada tabel 2. Penentuan perbandingan komposisi

emulgator span 80, croduret 50, dan propilen glikol dalam sediaan emulsi a/m, dengan

menggunakan software Desain Expert 7.1.5. Nilai batas atas dan bawah tersebut

dimasukkan dalam software Desain Expert 7.1.5 setelah itu akan didapatkan 14 formula

dengan perbandingan komposisi emulgator yang berbeda.

Tabel 1. Orientasi formula emulsi a/m jus buah stroberi

Tahap pembuatan Bahan Komposisi (% b/v)


Formula I Formula II

Emulsi Primer

A/M

Jus buah stroberi 1 1

Pelarut yang sesuai* 12 17

Asam Benzoat 0,1 0,1

Span 80

8 13 Croduret 50

Propilen Glikol

Isopropil Miristat 18,9 28,9 *Hasil stabilitas fase air yang menstabilkan warna merah jus buah stroberi

Kombinasi pelarut PEG 400-HCl 0,1% (15%-85%) merupakan hasil uji pelarut

optimal bebas alkohol untuk melarutkan buah stroberi serta menstabilkan warna dan

kandungan aktif buah stroberi. Komponen emulsi primer a/m dengan isopropil miristat

sebagai fase minyak, dan menggunakan pelarut PEG 400-HCl 0,1% (15%-85%) sebagai

fase air. Emulgator yang digunakan adalah span 80, croduret 50, dan propilen glikol. Buah

stroberi 1,0 gram dilarutkan dengan 12,0 mL pelarut, kemudian disaring dan ditambahkan

asam benzoat 0,1%. Sejumlah 19,0 mL isopropil miristat sebagai fase minyak dituang ke

dalam beker gelas 250,0 mL, selanjutnya ditambahkan campuran emulgator span 80,

croduret 50 dan propilen glikol, aduk dengan menggunakan stirrer pada kecepatan 2000

rpm. Fase air yang mengandung buah stroberi ditungkan sedikit demi sedikit ke dalam

campuran emulgator dan fase minyak, pengadukan dilakukan selama 15 menit pada suhu

ruang (25±2°C) hingga terbentuk emulsi a/m yang homogen (Lachman dkk., 2007).

Tabel 2. Penentuan aras rendah dan aras tinggi berdasarkan konsentrasi

penggunaan emulgator pada sediaan topikal

Faktor Span 80 Croduret 50 Propilen Glikol

Konsenrasi 1-15% 1-10% 1-15%

Formula I II I II I II

Aras Rendah 2 3 2 3 2 3

Aras Tinggi 4 7 4 7 4 7

2.5. Evaluasi stabilitas fisik emulsi a/m jus buah stroberi

2.5.1. Pengamatan diameter globul emulsi primer a/m

Emulsi a/m jus buah stroberi dituangkan di atas objek gelas secukupnya, lalu

ditambahkan akuades kemudian dihomogenkan menggunakan spatula. Larutan ditutup

dengan objek gelas dengan ukuran lebih kecil, lalu dilakukan pengamatan dengan

mikroskop digital pada perbesaran 40x skala objektif. Mikroskop terintegrasi dengan layar

yang akan menampilkan gambar bentuk globul dengan skala ukuran diameter emulsi a/m

(Lachman dkk., 2007).

2.5.2. Fase pemisahan emulsi a/m jus buah stroberi

Emulsi a/m masing-masing sejumlah 7,0 mL dimasukkan kedalam tabung reaksi,

selanjutnya dilakukan pemutaran menggunakan alat sentrifugasi dengan kecepatan 3000

rpm selama 10 menit. Dilakukan pengamatan ada tidaknya pemisahan fase.

2.5.3. Viskositas emulsi a/m jus buah stroberi


Emulsi a/m sejumlah 15,0 mL dituangkan ke dalam gelas aluminium pada alat

viscometer Brookfield cone and plate pada suhu konstan (25°C) dengan kecepatan spindle

50-100 rpm selama 7,5 menit.

2.5.4. Penentuan perbandingan komposisi optimum komponen emulgator span 80,

croduret 50, dan propilen glikol

Data uji parameter sifat fisik sediaan emulsi a/m yaitu viskositas, rasio pemisahan

(F), dan diameter globul emulsi selanjutnya dimasukkan kedalam kolom respon. Data uji

parameter sifat fisik sediaan emulsi a/m kemudian dianalisa menggunakan software Desain

Expert 7.1.5. Berdasarkan persamaan matematis masing-masing respon, maka akan

didapatkan diagram counter plot masing-masing parameter stabilitas fisik emulsi a/m.

Diagram counter plot masing-masing parameter stabilitas fisik emulsi a/m kemudian

dibuat diagram super imposed counter plot untuk menentukan daerah optimum.

2.6. Penetapan kadar flavonoid dan antosisanin formula optimum

Formula optimum mikroemulgel buah stroberi ditimbang seksama 1,0 gram,

kemudian dilarutkan dengan etanol 96% p.a hingga batas pada labu takar 10,0 mL (stok I),

larutan kemudian divortex untuk menghomogenkan campuran. Larutan stok I diambil

sejumlah 1,0 mL ke dalam labu takar 50,0 mL kemudian ditambahkan etanol 96% p.a,

selanjutnya disaring menggunakan kertas saring. Dilakukan pembacaan absorbansi filtrat

pada panjang gelombang maksimal flavonoid. (Häkkinen dkk., 2000).

Formula optimum mikroemulgel buah stroberi ditimbang seksama 1,0 gram,

selanjutnya dilarutkan dengan menggunakan kombinasi larutan HCl 0,1%-etanol 96% p.a

(85%-15%) sampai tanda batas yang tertera pada labu takar 10,0 mL (stok). Larutan stok

selanjutnya disaring kemudian diambil masing-masing sejumlah 1,0 mL ke dalam labu

takar 50,0 mL, lalu ditambahkan dapar KCl 0,025 M pH 1 dan dapar CH3COONa 0,4 M

pH 4,5 sampai tanda batas pada labu takar. Masing-masing larutan selanjutnya diukur

absorbansinya dengan spektrofotometer UV-VIS pada panjang gelombang maksimal

antosianin dan panjang gelombang 700 nm.

2.7. Analisa data

2.7.1. Perhitungan kadar flavonoid buah stroberi dihitung dengan menggunakan persamaan

regresi linier hasil dari pembuatan kurva baku antara konsentrasi flavonoid dengan nilai

absorbansi. Nilai Y adalah nilai absorbansi buah stroberi.

Y = Bx + A.............................................................................................................(1)

2.7.2. Perhitungan kadar antosianin buah stroberi dengan menggunakan rumus (Tonutare

dkk., 2014) :

( ) ( ) ............(2)

Total antosianin sebagai pelargonin dihitung dengan rumus :

(

)

( )

..................................................................(3)

Keterangan :

ε : 15.600 L/mol

BM : 445

1 : tebal kuvet (cm)


FP : faktor pengenceran

λmax : serapan paling tinggi sampel

λ700 nm : serapan antosianin stroberi

2.7.3. Perhitungan rasio pemisahan (F) uji stabilitas fisik mikroemulsi a/m dengan

sentrifugasi, dengan menggunakan rumus :

..........................................................................................................(4)

Keterangan :

F : rasio pemisahan

Vu : volume emulsi yang masih stabil (cm)

Vo : volume seluruh emulsi (cm)

2.7.4. Data hasil uji stabilitas fisik formula optimum mikroemulsi a/m maupun

mikroemulgel buah stroberi dengan hasil prediksi Simplex Lattice Design dianalisa dengan

uji statistik Student’s t-Test satu arah dengan tingkat kepercayaan 95% terhadap setiap

parameter.

3. Hasil dan Pembahasan

3.1. Preparasi Buah Stroberi

Hasil identifikasi anatomi dan morfologi tanaman stroberi yang meliputi daun,

tangkai, bunga dan buah stroberi menyebutkan bahwa tanaman stroberi yang berasal dari

Desa Banyuroto Magelang adalah tanaman stroberi dari Familia : Rosaceae, Genus :

Fragaria, serta Spesies : Fragaria vesca L. atau tanaman stroberi liar.

Proses freeze drying dilakukan dengan tujuan untuk mengurangi kandungan air yang

terkandung dalam buah stroberi hingga mencapai < 10% sehingga dapat menghambat

reaksi enzimatis, serta melindungi dari tumbuhnya mikroba (Departemen Kesehatan,

2009), namun tanpa menggunakan pemanasan, sehingga tidak merusak kandungan aktif

yang tidak stabil terhadap suhu dan pH. Proses freeze dying dilakukan selama 96 jam

hingga didapatkan sampel kering buah stroberi. Berat buah stroberi setelah mengalami

proses freeze drying selama 96 jam adalah 279,24 gram dari bobot awal buah stroberi

2000,0 gram, sehingga dapat dihitung randemen sampel adalah 13,96%. Sampel buah

stroberi disimpan didalam freezer lemari pendingin sebelum digunakan, karena

penyimpanan pada suhu rendah dapat menstabilkan warna serta kandungan aktif buah

stroberi sampai lebih dari satu tahun (Gössinger dkk., 2009). Hasil penimbangan sampel

buah stroberi adalah 1,02 gram, setelah dilakukan pemanasan pada suhu 105°C dengan

menggunakan alat Moisture Ballance bobotnya akhir menjadi 0,88 gram. Moisture content

atau kandungan zat menguap yang masih terkandung dalam buah stroberi adalah 13,46%.

3.2. Penetapan kadar flavonoid dan antosianin total buah stroberi

Hasil pengukuran panjang gelombang maksimal flavonoid kuersetin dalam pelarut

etanol 96% p.a pada rentang 200-600 nm adalah 377 nm. Nilai koefisien korelasi diatas

0,99 menunjukkan bahwa metode analisa yang digunakan memiliki linearitas yang baik,

dan dapat memberikan respon yang proporsional terhadap konsentrasi analit dalam sampel

(Miller dan Miller, 2005). Berdasarkan hasil pengukuran absorbansi buah stroberi, maka

dipilih kurva baku flavonoid kuersetin pada rentang konsentrasi 2,0-10,0 µg/mL.

Hubungan antara kadar flavonoid kuersetin dengan nilai absorbansinya diperoleh


persamaan kurva baku y = 0,0675x-0,004. Rata-rata kadar flavonoid dalam buah stroberi

pada stok II (2 mg/mL) adalah 4,652 µg/mL, atau sama dengan 23,3%.

Hasil scanning panjang gelombang maksimum buah stroberi dalam pelarut HCl

0,1%-etanol adalah 496 nm terdapat dua peak pada 271 nm dan 496 nm, berdasarkan hasil

uji scanning panjang gelombang larutan buah stroberi memiliki kandungan antosianin yang

mendekati nilai panjang gelombang pelargonin-3,5-diglucoside. Menurut (da Silva dkk.,

2007) pigmen dominan dalam buah stroberi adalah pelargonin-3-diglucoside dengan

prosentase 77-90%. Hasil pengukuran panjang gelombang maksimal antosianin dalam

pelarut HCl 0,1-etanol 96% p.a (85%-15%) adalah 496 nm, scanning dilakukan pada

rentang panjang gelombang 350-550 nm. Setelah dihitung menggunakan rumus Tonutare

dkk (2014) didapatkan rata-rata kadar antosianin jus buah stroberi yang dihitung sebagai

pelargonin-3,5-diglucoside adalah 13,23% didalam kadar sampel jus buah stroberi 2,01

mg/mL atau 265,77 ppm.

3.3. Evaluasi dan optimasi formula emulsi a/m dengan metode Simplex Lattice Design

Setelah dibuat 14 formula emulsi primer sesuai hasil run software Desain Expert

7.1.5 maka tahap selanjutnya adalah melakukan evaluasi stabilitas fisik emulsi a/m jus

buah stroberi yang meliputi : viskositas, diameter globul emulsi, dan rasio pemisahan (F).

Hasil uji stabilitas fisik emulsi a/m tersaji pada Tabel-3.

3.3.1. Viskositas

Viskositas dijadikan parameter uji stabilitas emulsi karena semakin tinggi viskositas

emulsi maka kecepatan pemisahan emulsi akan semakin berkurang, misalnya creaming,

yaitu memisahnya fase terdispersi yang membentuk lapisan diatas permukaan fase

kontinyu. Persamaan yang diperoleh merupakan persamaan special cubic. Terdapat faktor

interaksi antara span 80-croduret 50-propilen glikol, dimana interaksi ketiga faktor

memberikan pengaruh positif atau meningkatkan viskositas emulsi a/m jus buah stroberi

dengan harga koefisien yaitu + 3,47.

3.3.2. Fase Pemisahan

Emulsi menjadi tidak stabil karena terjadinya creaming, breaking, coalescence,

inversi dan faktor lainnya. Umumnya untuk dapat mengamati peristiwa rusaknya emulsi

diperlukan waktu yang tidak singkat, namun dalam beberapa penelitian, uji stabilitas

dipercepat digunakan untuk mempersingkat waktu pengamatan. Gaya sentrifugasi yang

tepat akan menyebabkan pemisahan minyak dengan merusak lapisan emulgator yang

terabsorbsi disekeliling masing-masing butiran. Semakin stabil emulsi, maka semakin

besar gaya sentrifugasi yang dibutuhkan untuk dapat merusak lapisan emulgator. Model

quadratic menyatakan bahwa interaksi kedua faktor memberikan pengaruh negatif atau

menurunkan stabilitas emulsi, yaitu interaksi antara komponen span 80-croduret 50

memiliki pengaruh lebih besar dengan harga koefisien -0,34 bila dibandingkan dengan

interaksi antara span 80-propilen glikol dengan harga koefisien -0,17.

3.3.3. Diameter globul emulsi a/m

Hasil pengukuran diameter globul emulsi mempunyai ukuran yang polydispers

(heterogen) yaitu tidak seragam atau bermacam-macam dalam rentang 1,59 µm - 9,69 µm.


Ukuran tetes minyak yang semakin kecil menyebabkan luas permukaan semakin besar,

maka area yang terabsorbsi juga semakin luas (Perez-Moral dkk., 2014). Interaksi masing-

masing dua faktor komponen emulgator memberikan pengaruh positif atau berpotensi

meningkatkan ukuran diameter globul emulsi yang terbentuk, dengan interaksi terbesar

antara komponen span 80-croduret 50 dengan harga koefisien terbesar yaitu +4,63.

Interaksi ketiga komponen emulsifier tidak berpengaruh terhadap besar kecilnya diameter

globul emulsi yang terbentuk.

Tabel-3. Hasil parameter respon fisik emusi a/m jus buah stroberi

Run

Komponen Respon

Span 80

(%)

Croduret

50 (%)

Propilen

Glikol (%)

Diameter

globul (µm)

Viskosita

s (log

P.as)

Rasio

Pemisahan

(F)

1 2,00 2,00 4,00 1,59 -0,525 0,56

2 2,00 4,00 2,00 2,86 -0,625 0,92

3 3,00 2,00 3,00 4,24 -1,419 0,60

4 3,33 2,33 2,33 5,22 -0,538 0,74

5 3,00 3,00 2,00 9,69 -0,453 0,67

6 2,00 4,00 2,00 4,09 -0,539 1,00

7 4,00 2,00 2,00 3,03 -1,278 0,94

8 2,00 3,00 3,00 5,20 -1,339 0,84

9 2,33 2,33 3,33 4,77 -0,795 0,75

10 4,00 2,00 2,00 5,61 -1,339 1,00

11 2,33 3,33 2,33 3,94 -0,286 0,90

12 3,00 3,00 2,00 8,34 -0,972 0,59

13 2,00 2,00 4,00 4,09 -0,447 0,60

14 2,67 2,67 2,67 6,51 -0,366 0,50

Tabel-4. Analisa komposisi optimum berdasarkan Simplex Lattice Design [response variable]

Response

variable Matematical equation

Matematical

modelling

p-value

[ANOVA]

p>0,005

Diameter globul

-5,75 (A) – 8,47 (B) + 0,32 (C) +

4,63 (A)(B) + 0,18 (A)(C) +1,28

(B)(C)

quadratic 0,028

Viskositas

10,06 (A) + 10,99 (B) +12,58 (C) –

6,69 (A)(B) – 7,47 (A)(C) – 7,75

(B)(C) + 3,47 (A)(B)(C)

Special

cubic 0,005

Rasio

Pemisahan

[harga F]

0,98 (A) + 0,45 (B) - 0,07 (C) – 0,34

(A)(B) – 0,17 (A)(C) +0,09 (B)(C) quadratic 0,005

Berdasarkan hasil optimasi yang dilakukan dengan bantuan piranti lunak Desain

Expert versi 7.1.5 diperoleh dua solusi formula yang sesuai dengan target optimasi yang

diharapkan. Formula yang dipilih dari dua solusi tersebut adalah formula dengan nilai

desirability yang paling besar. Desirability merupakan sebuah nilai yang menyatakan

kedekatan antara proses optimasi yang dilakukan dengan target yang ingin dicapai. Nilai

desirability ini berkisar antara nol sampai dengan satu. Nilai desirability yang mendekati

satu menandakan bahwa variabel respon yang dipilih dapat mencapai titik optimum sesuai


dengan target yang dikehendaki, sedangkan nilai desirability yang mendekati nol

menandakan bahwa optimasi sulit dilakukan dengan berdasarkan variabel respon yang

dipilih. Hasil optimasi formula optimum tersaji pada tabel-5. Terpilih satu formula

optimum yaitu formula dengan perbandingan komposisi emulgator span 80 sebesar 2%,

croduret 50 sebesar 4%, dan propilen glikol sebesar 2% yang memiliki nilai desirability

0,822.

Gambar-1. Diagram counter plot masing-masing parameter stbilitas fisik dan diagram super

impose komposisi formula optimum berdasarkan SLD

Tabel 3. Hasil optimasi formula optimum emulsi a/m dengan piranti lunak DX 7.1.5

Span 80 Croduret 50 Propilen

Glikol

Diameter

Globul Viskositas

Rasio

Pemisahan Desirability

2,000 4,000 2,000 3,262 -0,560 0,974 0,822

2,000 2,081 3,919 3,241 -0,638 0,621 0,526

Hasil verifikasi respon formula optimum prediksi Simplex Lattice Design dengan

bantuan piranti lunak DX 7.1.5 dan hasil uji disajikan pada table-6. Berdasarkan hasil

analisa statistik dengan taraf kepercayaan 95% diperoleh bahwa perbedaan yang ada antara

data prediksi dan data uji untuk semua parameter stabilitas fisik emulsi primer jus buah

stroberi, memiliki perbedaan yang tidak bermakna (p-value lebih besar dari 0,05). Dapat

disimpulkan bahwa antara data prediksi dengan data uji memiliki nilai yang sama atau

tidak berbeda secara statistik.

3.4. Penetapan kadar flavonoid dan antosianin formula optimum emulsi a/m buah

stroberi

Penetapan kadar flavonoid dalam formula optimum menggunakan persamaan kurva

baku kuersetin dengan rentang konsentrasi 0,4-2,0 µg/mL. Hasil perhitungan linearitas

kurva baku kuersetin dalam pelarut etanol 96% p.a didapatkan persamaan kurva baku yaitu

y = 0,0763x + 0,0017 dari harga koefisien korelasi (r) lebih dari 0,99. Hasil absorbansi

formula optimum sediaan emulsi a/m buah stroberi didapatkan rata-rata kadar flavonoid

dalam formula optimum emulsi a/m buah stroberi adalah 4,472 µg/mL, atau sama dengan


20%. Menurut penelitian yang menyebutkan bahwa buah stroberi mengandung flavonoid

kuersetin 0,17mg/100g, setelah mengalami perlakuan atau proses pembuatan sediaan pada

suhu ruang, maka kadar kuersetin akan mengalami penurunan sebesar 40% (Häkkinen

dkk., 2000).

Penetapan kadar antosianin menggunakan rumus Tonutare dkk (2014), dimana kadar

antosianin total dihitung sebagai pelargonin, sesuai dengan komponen terbesar penyusun

zat warna merah pada buah stroberi yang digunakan dalam penelitian ini. Prinsip

perhitungan kadar antosianin adalah perlakuan kondisi pH yang berbeda yaitu pH 1 dan pH

4,5. Pada pH 1 diasumsikan warna merah buah stoberi stabil pada serapan yang optimum,

sedangkan pada pH 4,5 tidak terdapat pigmen warna antosianin dan memiliki absorbansi

mendekati nol. Kadar antosianin dalam konsentrasi 2,01 mg/mL buah stroberi yang

dihitung sebagai pelargonin adalah 11,67%.

4. Kesimpulan

Proporsi komposisi optimum span 80, croduret 50 ss, dan propilen glikol sediaan

emulsi a/m buah stroberi berdasarkan SLD dari parameter stabilitas fisik : viskositas, rasio

pemisahan (F), dan diameter globul emulsi adalah 2% : 4% : 2%. Hasil respon viskositas

sebesar -0.85 log P.as, diameter globul emulsi 1.59 μm dan rasio pemisahan 0.99 cm. Nilai

prediksi SLD untuk viskositas sebesar -0.56 log P.as, diameter globul emulsi 3.26 μm dan

rasio pemisahan 0.97, tidak terdapat perbedaan yang signifikan antara hasil observasi

dengan prediksi berdasarkan statistik student’s t-testKadar flavonoid sebesar 23.30% b/v

dan antosianin 13.23% b/v. Kadar flavonoid dan antosianin formula optimum emulsi a/m

buah stroberi masing-masing sebesar 20.00% b/v dan 11.67% b/v. Komposisi optimum

emulgator mampu menstabilkan kandungan antioksidan buah stroberi dengan penurunan

kadar antioksidan ± 14% setelah proses perlakuan.

Daftar Pustaka

Ali, M.D., Alam, M.I., Shamim, M., Imam, F., Anwer, T., Siddiqui, M.R., dkk., 2012. Design and

Characterization of Nanostructure Topical Gel of Betamethasone Dipropionate for Psoriasis.

Bolton, S. dan Bon, C., 2003. Pharmaceutical Statistics: Practical and Clinical Applications,

Revised and Expanded, 4 edition. ed. CRC Press, New York.

Kubo, H., Fujii, K., Kawabe, T., Matsumoto, S., Kishida, H., dan Hosoe, K., 2008. Food content

of ubiquinol-10 and ubiquinone-10 in the Japanese diet. Journal of Food Composition and

Analysis, 21: 199–210.

Korać, R., Krajišnik, D., Savić, S., Pantelić, I., Jovančić, P., Cekić, N., dkk., 2014. A new class

of emulsion systems – Fast inverted o/w emulsions: Formulation approach, physical

stability and colloidal structure. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and

Engineering Aspects, 461: 267–278.

Lee, J., Durst, W.R., Wrolstad, E.R. Determination of Total Monomeric Anthocyanin Pigment

Content of Fruits Juices, Beverages, Natural Colorants, and Wines by pH Differential

Methds : Collaborative Study. Journal of AOAC International Vol.88, No.5, 2005.

Musa, K.H., Abdullah, A., Kuswandi, B., dan Hidayat, M.A., 2013. A novel high throughput

method based on the DPPH dry reagent array for determination of antioxidant activity.

Food Chemistry, 141: 4102–4106.

Patras, A., Brunton, N.P., Tiwari, B.K., dan Butler, F., 2009. Stability and Degradation Kinetics

of Bioactive Compounds and Colour in Strawberry Jam during Storage. Food and

Bioprocess Technology, 4: 1245–1252.


Patel D.M. and Patel N.M. Gastroretentive drug delivery system of carbamazepine: Formulation

optimization using simplex lattice design : A technical note, AAPS PharmSciTech. 2007;

8(1): 82–86.

Prajapati S. D. and Patel D.L. Floating matrix tablets of domperidone : formulation and

optimization using simplex lattice design. Thai J. Pharm. Sci. 2009; 33:113-122.

Sapei, L. dan Hwa, L., 2014. Study on the Kinetics of Vitamin C Degradation in Fresh

Strawberry Juices. Procedia Chemistry, International Conference and Workshop on

Chemical Engineering UNPAR 2013 (ICCE UNPAR 2013) 9: 62–68.

Satish, K.M., Saugat, A., Ameya, A.D. Apllication of Simplex Lattice Design in Formulation

and Development of Buoyant Matrices of Dipyridamole. Journal : Journal of Applied

Pharmaceutical Science Vol.2[12] pp.107-111. Desember 2012. Doi :

10.7324/JAPS.2012.21221.

Suhesti, T.S., Fudholi, A., Martien, R., Apllication of Simplex Lattice Design for The

Optimization of The Pyroxicam Nanosuspensions Formulation using Evaporative

Antisolvent Technique. Journal : International Journal of Pharmaceutical and Clinical

research. 2016. 8[5] suppl : 433-439. ICPAPS 2015. Faculty of Pharmacy. Gadjah Mada

University. Yogyakarta.

Vollrath, K.M., Subongkot, T., Ngawhirunpat, T. Model Membrane From Shed Snake Skins.

World Academy of Science Enginereing and Technology. International Journal of Medical

Health, Biomedical and Pharmaceutical Engineering Vol : 7, No : 10, 2013.

Wang, S.Y. dan Jiao, H., 2000. Scavenging capacity of berry crops on superoxide radicals,

hydrogen peroxide, hydroxyl radicals, and singlet oxygen. Journal of Agricultural and

Food Chemistry, 48: 5677–5684.

Zhu, Q., Nakagawa, T., Kishikawa, A., Ohnuki, K., dan Shimizu, K., 2015. In vitro bioactivities

and phytochemical profile of various parts of the strawberry (Fragaria × ananassa var.

Amaou). Journal of Functional Foods, 13: 38–49.

.

optimasi komposisi emulgator formula emulsi air dalam

Documents